思路点拨:根据阻力与深度成正比的关系,将变力求功转化为平均力求功.达到化变力为恒力的目的.
[解析] 法一:铁锤每次击打都用来克服铁钉阻力做功,但摩擦阻力不是恒力,其大小与深度成正比,F=kx,可用平均阻力来代替.
如图所示,第一次击入深度为x1,平均阻力1=kx1,做功为W1=1x1=kx.
第二次击入深度为x1到x2,平均阻力2=k(x2+x1),位移为x2-x1,做功为W2=2(x2-x1)=k(x-x).
两次做功相等,W1=W2,
可解得:x2=x1≈1.41 cm,
Δx=x2-x1=0.41 cm.
法二:(图象法)因为阻力F=kx,以F为纵坐标,F方向上的位移x为横坐标,作出Fx图象(如图所示),图线与横轴所围成的面积的值等于F对铁钉做的功.
由于两次做功相等,故有:
S1=S2(面积),即: